Dlaczego stal żaroodporna pęka po spawaniu?

Pękanie po spawaniu to najczęstszy problem przy stalach żaroodpornych typu 1.4828, 1.4841, 1.4835. I prawie zawsze winny nie jest „zły materiał”, tylko fizyka + metalurgia, które mają gdzieś nasze dobre chęci.
Szok termiczny – główny zabójca
Podczas spawania masz lokalnie:
• łuk ~6000°C
• materiał obok 200–400°C
• reszta detalu 20°C
Powstają gigantyczne naprężenia własne.
Stale żaroodporne mają wysoką zawartość Cr i Ni → są twarde, ale mało wybaczają błędy. Efekt:
mikropęknięcia gorące w strefie wpływu ciepła (HAZ)
Struktura austenityczna – błogosławieństwo i przekleństwo
Austenit:
• świetnie znosi temperaturę
• jest odporny na pełzanie
• ale ma niską przewodność cieplną
Czyli ciepło nie rozchodzi się równomiernie → punktowe przegrzania → pękanie międzykrystaliczne.
Typowe błędy technologiczne
Za duża energia liniowa
• zbyt wysoki prąd
• wolne prowadzenie spoiny
→ gruba strefa HAZ = problemy gwarantowane
Brak podgrzewania wstępnego
Przy grubych elementach to proszenie się o kłopoty.
Złe spoiwo
Mieszanie gatunków „bo podobne”:
• 1.4828 z elektrodą pod 1.4841
• albo zwykłe nierdzewki do żaroodpornych
To jak dolewanie diesla do benzyny – pojedzie, ale krótko.
Zjawiska metalurgiczne, które robią najwięcej szkód
• wydzielanie węglików chromu
• faza sigma
• segregacja siarki i fosforu
• pękanie gorące typu solidification cracking
Brzmi akademicko, ale w praktyce oznacza jedno:
spoina ma inne właściwości niż materiał bazowy.
Jak temu zapobiec – w punktach
Dobór technologii
• mniejsza energia liniowa
• spawanie wielościegowe
• kontrola międzyściegowa 100–150°C
Odpowiednie spoiwo
• z wyższą zawartością Ni
Obróbka po spawaniu
• wyżarzanie odprężające
• kontrolowane studzenie
Projektowo
• unikać sztywnych węzłów
• fazować krawędzie
• spawać symetrycznie
Najczęstszy mit
„Stal żaroodporna jest lepsza, więc powinna spawać się łatwiej”
Nie.
Ona jest lepsza w 900°C, a nie pod palnikiem spawacza.
Wniosek praktyczny
Pękanie po spawaniu to zwykle suma:
materiał + technologia + naprężenia + zła kontrola ciepła a nie „wada blachy”.
Charakterystyka techniczna stali 1.4828